ARI-PEKKA LASSILA RAKENTAMISEN AIKAINEN BETONIRAKENTEIDEN TEHOKAS KUIVATTAMINEN Kandidaatintyö

Transkriptio

1 ARI-PEKKA LASSILA RAKENTAMISEN AIKAINEN BETONIRAKENTEIDEN TEHOKAS KUIVATTAMINEN Kandidaatintyö Tarkastajat: professori Hannu Ahlstedt tekniikan lisensiaatti Olli Teriö Jätetty tarkastettavaksi:

2 Tiivistelmä TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Ympäristö- ja energiatekniikan koulutusohjelma LASSILA, ARI-PEKKA: Rakentamisen aikainen rakenteiden tehokas kuivattaminen Kandidaatintyö, 29 sivua Kesäkuu 2011 Pääaine: Talotekniikka Tarkastajat: professori Hannu Ahlstedt, tutkija Olli Teriö Avainsanat: Kuivattaminen, kosteudenhallinta, rakentaminen, kosteus, ilmanvaihto, betoni. Rakennusten kosteudenkestävyyteen kiinnitetään nykyään rakentamisessa paljon huomiota. Rakennusten suunnittelun yksi lähtökohta on tehdä rakennuksesta vaativat ja vaihtelevat olosuhteet sekä kosteusrasitukset kestävä. Myös rakentamisen aikainen kosteudenhallinta on tärkeää kosteusongelmien ehkäisyssä. Vaikka rakennusaika on verrattain lyhyt jakso rakennuksen koko elinkaaressa, on rakennus juuri rakennettaessa haavoittuvin. Rakennettaessa asetetaan askelmerkit koko rakennuksen elinkaareksi. Kosteuden tehokas ja riittävä poistaminen rakenteilla olevista rakenteista onkin ensiarvoisen tärkeää. Kandidaatintyön päätavoitteena oli selvittää, mitkä asiat lämmityksessä ja ilmanvaihdossa ovat merkittäviä rakennustyömailla, kun halutaan tehokkaasti kuivattaa kosteita rakenteita. Rakennustyömailla on usein kiireinen aikataulu eikä kuivamista voida odottaa pitkiä aikoja. Tehokkaalla kuivattamisella varmistutaan siitä, ettei kosteutta rakenteilla oleviin rakenteisiin jää. Näin vältytään myös myöhemmin ilmaantuvilta ikäviltä yllätyksiltä. Kirjallisuustutkimusosassa perehdyttiin aiheeseen tutustumalla jo olemassa olevaan aihetta käsittelevään kirjallisuuteen. Työhön referoitiin olemassa olevia tekstejä rakentamisen kosteudenhallinnasta ja rakenteiden kuivattamisesta. Työn toisessa osassa pureuduttiin käytäntöön ja siinä tehtiin työmaavierailuja käynnissä oleville työmaille Tampereen seudulla. Yhdellä työmaalla suoritettiin mittauksia muun muassa kosteudesta, lämpötilasta ja ilman virtausnopeuksista. Kirjallisuustutkimusosa ja työmaavierailut täydensivät toisiaan. Työmaille tehdyillä mittauskierroksilla havaittiin suurimpien aukkojen kautta kulkevien tilavuusvirtojen olevan suuria verrattuna pienemmistä aukoista kulkeviin. Tulosten perusteella voidaan suojauksia ja ilmanvaihtoa työmaalle mietittäessä kehottaa keskittymään suurien aukkojen, kuten oviaukkojen ja portaikkojen, perusteelliseen hallintaan. Kirjallisuuskatsauksessa havaittiin rakenteen ympärillä kulkevien ilmavirtojen nopeuttavan kuivumista. Tämän vuoksi kuivatettavien rakenteiden pinnat tulee pitää puhtaana niin lumesta, jäästä, vedestä kuin muustakin rakennustyömaan liasta. Kuivumisolosuhteiden, ilmanvaihdon, tarvittavan kuivumisajan ja tarvittavien energiamäärien välisiä yhteyksiä tarkasteltiin erilaisissa tapauksissa. Talvella kuivumista tapahtuu nopeasti, mutta kuivattaminen on tuolloin kallista vaihdettavan ilman lämmittämiseen käytettävän suuren energiamäärän vuoksi. Rakenteiden kuivattamiseen tarvittavien energiamäärien ja taloudellisten kustannusten laskettiin olevan kaikkiaan merkittäviä. Rakennustyömailla onkin syytä kiinnittää erityistä huomiota energian käytön tehokkuuteen.

3 Alkusanat Tämä tutkimus on tehty opinnäytteenä tekniikan kandidaatin tutkintoon Tampereen Teknillisessä Yliopistossa Ympäristö- ja energiatekniikan koulutusohjelmaan. Tutkimuksen tilaaja on Rakennustekniikan laitoksen Rakennustuotannon ja -talouden yksikkö, jolla on käynnissä yrityshanke liittyen rakentamisen aikaiseen energiansäästöön yhdessä Rakennustoimisto Pohjolan kanssa. Tutkimuksen ohjaajina ja tarkastajina toimivat Tampereen Teknillisen Yliopiston professori Hannu Ahlstedt energia- ja prosessitekniikan laitokselta sekä tekniikan lisensiaatti Olli Teriö rakennustekniikan laitokselta. Haluan kiittää kaikkia tutkimuksen toteutumisen mahdollistaneita. Tampereen Teknillisen Yliopiston rakennustuotannon ja -talouden yksikön henkilöstöllä, erityisesti Olli Teriöllä, oli suuri positiivinen vaikutus tämän tutkimuksen onnistumiseen. Myös Rakennustoimisto Pohjolan työntekijöiden, rakennusmiehistä aina aivan ylimpään johtoportaaseen, suhtautuminen tutkijoiden työmaavierailuihin oli kiitettävän positiivista ja rakentavaa. Yhteistyöhön motivoi yhteinen tavoite tehokkaammasta ja ympäristöystävällisemmästä rakentamisesta. Työmaan työntekijöiltä saadut näkemykset ja kokemukset olivat arvokasta tietoa tämän tutkimuksen onnistumiseksi. Tampereella Ari-Pekka Lassila

4 Sisällysluettelo Tiivistelmä...6 Alkusanat Johdanto Tausta Tavoite ja rajaus Työn suoritus Tutkimusraportin rakenne Kuivattamisen lähtökohdat Teoriaa Mistä vettä tulee ja mitä se voi aiheuttaa? Olosuhteet kuivatettaessa Energian käyttö Kosteudenhallinta rakennustyömaalla Tutkimusmenetelmät ja aineisto Tulokset ja niiden tarkastelu Ilman kulkeutuminen rakennuksessa Ilmavirtaus rakennuksen suurissa aukoissa Tarvittava energia, kuivattamisaika ja ilmanvaihtokerroin Johtopäätökset...25 Lähteet...28 Kirjallisuuslähteet...28 WWW-lähteet...28

5 5 1. Johdanto 1.1. Tausta Vesi on rakentaessa hyvä renki, mutta huono isäntä. Vääriin paikkoihin hallitsemattomasti päästessään vesi aiheuttaa merkittävää haittaa rakennusprojektien edistymiselle. Suomen Ympäristöministeriö on huomannut asian tärkeyden ja on valmistelemassa säädöksiä kuivasta rakentamisesta. Vettä ei kuitenkaan voida pitää kokonaan poissa työmailta, koska säät vaihtelevat ja ovat arvaamattomat. Lisäksi vettä tulee rakennukseen rakennusmateriaalien, muun muassa betonin, tasoitteiden ja maalien mukana. Kosteuden poistaminen on siis rakentaessa aina tarpeellista ja kuivattamisen järjestäminen tehokkaasti on tärkeää. Rakennustyömaan kosteudenhallinnan tavoitteena on rakenteiden hallittu kuivattaminen suunnitellussa aikataulussa, kosteuden aiheuttamien vaurioiden ehkäiseminen ja kuivattamisen tarpeen vähentäminen. Onnistunut kosteudenhallinta saa aikaan huomattavia säästöjä kustannuksissa. Kun kosteus ei pääse vaurioittamaan rakenteita tai rakennusmateriaaleja, pysyvät materiaalikustannukset suunnitellussa. Kosteuden pilaamien rakenteiden purkaminen ja rakentaminen uudelleen vaativat ylimääräistä työvoimaa ja merkittävää, kustannuslaskelmiin nähden ylimääräistä taloudellista panosta. Lisäksi rakennuksen kuivattamisen sujuessa nopeasti on paremmat mahdollisuudet kohteen valmistumiseen aikataulussa, ja näin säästytään viivästysmaksuilta. Myös kuivaamisesta aiheutuvat taloudelliset kulut, kuten tarvittavien koneiden vuokramaksut, pienenevät. Rakenteiden tehokkaalla kuivattamisella on siis mahdollista saavuttaa taloudellista hyötyä useissa rakentamisen vaiheissa. Kokonaisuudessaan säästöt voivat olla hyvinkin merkittäviä jopa koko rakennusprojektin taloudellista kannattavuutta tarkasteltaessa. Onnistuneen kosteudenhallinnan ja kuivattamisen voidaan myös nähdä parantavan rakentamisen ekologisuutta. Kun kosteus ei pääse pilaamaan rakennusmateriaaleja ja kuivaamisen tarve on vähäistä, säästyy rakennusmateriaalien valmistamiseen tarvittavia luonnonvaroja sekä energiaa. Ekologisuuden ja taloudellisen hyödyn ympärille muodostuu niin sanotusti positiivinen oravanpyörä. Hyväksi puoleksi tähän oravanpyörään voidaan vielä lisätä työntekijöiden viihtyisyys ja tehokkuus, jotka paranevat kuivissa ja hyvissä työolosuhteissa. Hyvät seuraukset ikään kuin ruokkivat toinen toistaan. Tämän toteamisen pohjalta tutkimuksen tekeminen oli motivoivaa Tavoite ja rajaus Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli selvittää, mitkä asiat lämmityksessä ja ilmanvaihdossa rakennustyömailla ovat merkittäviä, kun pohditaan kosteiden

6 6 rakenteiden kuivattamisen tehokasta järjestämistä. Suuri kysymys rakennustyömailla on, kuinka kuivattaminen tulisi järjestää, jotta suuri betonirunko saadaan riittävän nopeasti kuivumaan. Tässä tutkimuksessa keskityttiin nimenomaan toimintaan rakennustyömailla, joissa tehdään asuinkerrostaloja betonielementeistä. Suuren betonirungon kuivumisen odottaminen viivästyttää usein rakennusprojektia. Kostea betonirunko estää seuraaviin työvaiheisiin, esimerkiksi tasoittamiseen ja pinnoittamiseen etenemisen. Seuraaviin työvaiheisiin voidaan siirtyä vasta, kun betonirunko on varmasti riittävästi kuivunut. Viivästyminen tarkoittaa usein rakennusprojekteissa myös kustannusten nousua ja katteen pienenemistä. Tutkimuksessa oli myös päätavoitteen saavuttamiseen liittyviä osatavoitteita. Yhtenä osatavoitteena oli työmaamittausten avulla selvittää, millaisia tilavuusvirtoja ilmaa rakennuksen eri aukoissa liikkuu. Näin saataisiin selvyyttä siitä, mihin rakennuksen kohtiin kannattaa kiinnittää huomiota esimerkiksi ilmanvaihtoa ja sääsuojauksia suunniteltaessa ja toteutettaessa. Tämän avulla rakennuksilla pystyttäisiin keskittymään oleellisiin asioihin. Toisena osatavoitteena oli kirjallisuuskatsauksen avulla selvittää, millaiset olosuhteet olisivat betonirakenteiden kuivumisen kannalta otollisimmat. Kirjallisuuskatsauksessa perehdyttiin myös siihen, mistä vettä rakenteilla oleviin rakennuksiin kulkeutuu ja mitä se voi aiheuttaa. Yhtenä osatavoitteena oli kirjallisuuskatsauksen avulla selvittää, mihin energiaa rakennustyömailla kuluu sekä nostaa esille rakentamisen kosteudenhallinnan tärkeimmät kohdat kuivattamisen kannalta. Näiden selvitysten pohjalta tulostavoitteena oli osallistua projektiin, jonka tarkoituksena on saattaa hyviä toimintatapoja käytäntöön rakennustyömaille. Kun hyvät toimintatavat saadaan käyttöön työmaille, voidaan nähdä saavutetun myös taloudellisia ja ekologisia tuloksia. Kuvat 1 ja 2 selventävät tämän tutkimuksen tavoitteita. Kuivattamisen tehokas järjestäminen Ilmavirtojen selvitys Mistä vettä rakennukseen tulee? Energian käyttö Kosteudenhallinta ja hyvät olosuhteet Kuva 1. Tutkimuksen päätavoite ja sen saavuttamista tukevat osatavoitteet.

7 7 -hyvät toimintatavat -tehokas kuivattaminen ja kosteudenhallnta Työviihtyisyys Ohjeistus työmaalla Ekologisuus Taloudelliset hyödyt Kuva 2. Tutkimuksen tulosten saattaminen käytäntöön ja asetetut tulostavoitteet osana suurempaa projektia Työn suoritus Työn suorituksen voi nähdä jakaantuneen kahteen toisiaan tukevaan osaan; kirjallisuustutkimusosaan ja empiiriseen osaan. Kirjallisuustutkimusosassa perehdyttiin aiheeseen tutustumalla aihetta käsittelevään kirjallisuuteen mahdollisimman laadukkaita ja luotettavia lähteitä käyttäen. Työhön referoitiin olemassa olevia tekstejä rakentamisen kosteudenhallinnasta, energian käytöstä sekä rakenteiden kuivattamisesta. Kirjallisuuskatsauksessa perehdyttiin kuivattamiseen liittyviin lainalaisuuksiin sekä teoriaan, jonka ymmärtäminen on välttämätöntä tutkimuksen aihepiirin käsittelemiseksi. Kirjallisuuskatsauksessa tutustuttiin myös siihen, millaisissa olosuhteissa rakenteiden kuivaminen on kaikkein tehokkainta ja millaisia ohjeita esimerkiksi rakennusmateriaalien valmistajat antavat tuotteidensa käyttöön. Työn toisessa osassa kerättiin empiiristä aineistoa. Tässä käytännönläheisemmässä osassa vierailtiin käynnissä olevilla rakennustyömailla. Työmaavierailut tehtiin Tampereen seudulla sijaitseville Rakennustoimisto Pohjolan työmaille. Työmailla havainnoitiin asioita kosteudesta ja kuivattamisesta rakentamisessa sekä tehtiin kyselyjä rakennuksilla työskenteleville henkilöille kosteuteen ja kuivattamiseen liittyvistä ongelmista. Työmailla myös suoritettiin kokeellisia mittauksia kosteudesta, lämpötilasta ja ilmanvaihdosta erilaisissa olosuhteissa ja työvaiheissa. Kyselyjen ja mittausten tuloksia voitiin verrata kirjallisuustutkimusosassa selvitettyihin tuloksiin. Kirjallisuustutkimusosa ja työmaavierailut täydensivät ja tukivat hyvin toisiaan. Oli hyödyllistä, että teoreettista puolta oli mahdollista vertailla siihen, mitä käytännössä tapahtui Tutkimusraportin rakenne Tutkimusraportin luvussa 2 esitetään aiheeseen liittyvät lähtökohdat. Luvussa esitetään lyhyesti kosteuteen, lämpövirtoihin ja lämpötiloihin liittyvät tärkeimmät lainalaisuudet ja periaatteet. Tärkeimmät periaatteet omaksuessaan lukija ymmärtää paremmin myös, miksi tutkimuksessa päädyttiin myöhemmin selostettaviin ratkaisuihin. Myös

8 8 tutkimuksessa käytettyjen menetelmien ymmärtäminen helpottuu, kun perehtyy luvussa 2 esitettyihin periaatteisiin. Lukija saa käsitystä muun muassa siitä, millaiset olosuhteet olisivat otollisimmat rakenteilla olevia rakenteita kuivatettaessa. Kolmannessa luvussa Tutkimusmenetelmät ja aineisto kerrotaan, miten tämä tutkimus on toteutettu. Neljännessä luvussa esitetään tulokset sekä tarkastellaan ja arvioidaan saatuja tuloksia. Viidennessä kappaleessa Johtopäätökset kootaan tärkeimmät tulokset yhteen ja pohditaan näiden tärkeimpien tulosten merkitystä.

9 9 2. Kuivattamisen lähtökohdat 2.1. Teoriaa Jotta vesi onnistutaan poistamaan betonirakenteista, se on saatava höyrystymään. Koska lämpötila rakennustyömailla on huomattavasti alle veden kiehumispisteen normaalipaineessa, tapahtuu höyrystyminen haihtumalla nesteen ja kaasun rajapinnalla. Tietyn ainemäärän höyrystämiseen tarvittavaa energiaa voidaan ilmaista aineen ominaishöyrystymislämmön avulla. Ominaishöyrystymislämpö on energiamäärä, joka tarvitaan höyrystämään yksi kilogramma ainetta normaalipaineessa. Lyhenteenä ominaishöyrystymislämmölle käytetään usein kirjainta r ja sen yksiköksi annetaan joko kj/kg tai MJ/kg. Veden ominaishöyrystymislämpö lämpötilassa 20 C on MJ/kg, joka vastaa viisi kertaa sitä energiamäärää, joka tarvitaan lämmittämään vesi lämpötilasta 0 C lämpötilaan 100 C (Mills 1999, 931). Rakennustyömaalle tullessaan betonielementit ovat usein melko kosteita ja myös alttiita säävaihteluiden aiheuttamalle kastumiselle. Pentin (1999) mukaan betonielementit sisältävät sitoutumatonta eli kuivatettavissa olevaa vettä noin 80kg betonikuutiota kohden ennen kuivattamisen alkamista. Elementtien sisältämän veden poistamiseen tarvitaan siis runsaasti energiaa. Lämmin ilma pystyy sitomaan itseensä enemmän vettä kuin kylmä ilma. Esimerkiksi 0-celsiusasteiseen ilmaan pystyy Maan pinnalla sitoutumaan kosteutta enintään 4,9 g/m³. +20-celsiusasteiseen ilmaan pystyy sitoutumaan vettä 17,3 g/m³ eli yli kolme kertaa enemmän. (HyperPhysics 2011) Kuivatettaessa käytetäänkin usein suhteellisen korkeita lämpötiloja. Tällöin kosteus siirtyy tehokkaasti kuivatettavasta kohteesta ympäröivään lämpimään ilmaan, joka pystyy sitomaan runsaasti kosteutta. Kuivattavan ilman lämpötilan lisäksi hyvin merkittävä tekijä rakenteiden kuivumisen kannalta on ilman suhteellinen kosteus. Suhteellinen kosteus kertoo, kuinka monta prosenttia ilmassa on vesihöyryä siitä määrästä, joka tietyssä lämpötilassa voi olla ilmassa tiivistymättä. Kuivattamisen kannalta oleellista on tietää, että kun ilman suhteellinen kosteus on matala, se pystyy vastaanottamaan enemmän kosteutta Mistä vettä tulee ja mitä se voi aiheuttaa? Rakennustyömaalle vettä kulkeutuu useista eri lähteistä, jotka voidaan jakaa ulkoisiin ja sisäisiin kosteuslähteisiin. Ulkoisia kosteuslähteitä ovat vesi- räntä- ja lumisateet, ulkoilman vesihöyry, pinta- ja roiskevedet, kapillaarivesi sekä maaperän kosteus. Rakennusmateriaalien mukana kulkeutuu runsaasti vettä rakennukseen. Rakennusmateriaaleista sisäilmaan vapautuva vesihöyry voidaan laskea sisäiseksi kosteuslähteeksi. Muita sisäisiä kosteuslähteitä ovat muun muassa mahdolliset putkivuodot sekä rakennekosteus. Vettä sisältäviä rakennusmateriaaleja ovat esimerkiksi tasoitteet ja maalit. Vettä tarvitaan myös sellaisenaan pesemiseen ja rakentamisessa

10 10 tarvittavien aineiden valmistamiseen. (Kestävä Kivitalo 2011) Rakennuksen betonirungon osiin sitoutunut kosteus on pääosin peräisin kahdesta lähteestä. Näitä ovat rakentamisen aikainen säärasitus, eli esimerkiksi sadevedet, sekä betonielementtien valmistamisessa käytettävä prosessivesi. Kuten aiemmin todettiin, betonielementit sisältävät sitoutumatonta eli kuivatettavissa olevaa vettä noin 80kg betonikuutiota kohden (Pentti 1999). Betonielementit ovat suuria ja yhdelle työmaalle tuleekin pelkästään elementtien mukana runsaasti kuivatettavaa kosteutta. Vesi voi vääriin paikkoihin kulkeutuessaan tai jäädessään aiheuttaa merkittävää haittaa. Useat rakennusmateriaalit eivät kestä vettä. Esimerkiksi väliseinien rakentamisessa nykyään yleisesti käytetyt kipsilevyt eivät juurikaan siedä kosteutta. Toisaalta on olemassa tapauksia, joissa betonielementtiin jäänyt liiallinen kosteus on työntynyt ulos rakenteesta pitkän ajan kuluttua asunnon jo valmistuttua ja pilannut valmiit pinnat. Betonille asetettava tavoitekosteus kuivatettaessa määräytyykin pitkälti päällystemateriaalin kosteudensietokyvyn mukaan. Veden aiheuttamia ongelmia voidaan vähentää valitsemalla kosteutta paremmin kestäviä rakennusmateriaaleja, mutta lähtökohtana on pidettävä toimivaa kosteudenhallintaa ja tehokasta kuivattamista. Ontelolaattojen onteloihin rakennusaikana kerääntyvät vedet ovat yksi kosteuteen liittyvä ongelma. Laattojen suuriin, lieriömäisiin aukkoihin kertyvästä vedestä suurin osa päätyy sinne laatan aukoista ja rei'istä, joita niihin on tehty muun muassa kantavia seiniä ja hormeja varten. Onteloihin saattaa päästä vettä myös laattojen valmistuksen, kuljetuksen ja asennuksen aikana. Lisäksi ontelolaatan betonin kosteus saattaa haihtua onteloiden ilmaan ja tiivistyä siellä vedeksi. Ontelovesien aiheuttamien ongelmien vähentämiseksi olisi holvi hyvä saada mahdollisimman nopeasti tiiviiksi. Myös mahdolliset irtovedet holvin päällä tulisi poistaa nopeasti, jottei kosteus imeydy ontelolaattoihin. Irtovedet ontelolaattojen päällä voivat aiheuttaa kosteusongelmia myös seinille, koska ontelolaatat ovat kaarevia ja vesi saattaa kulkeutua seinien viereen ja seiniin sisällekin Olosuhteet kuivatettaessa Rakennuksen sisälle on suurten ja kosteiden betonirakenteiden kuivattamiseksi järjestettävä mahdollisimman otolliset olosuhteet. Seppälä (2008) arvioi, että hyvissä kuivatusolosuhteissa ilman suhteellinen kosteus saa olla korkeintaan 50 prosenttia. Seppälä (2008) arvioi lisäksi, että kun suhteellinen kosteus nousee yli 70 prosentin, betonin kuivuminen hidastuu merkittävästi. Hyvin korkeilla suhteellisen kosteuden arvoilla kuivumista ei tapahdu lainkaan. Betonista haihtuvan veden määrää voidaan karkeasti arvioida kuvassa 2.1 olevasta nomogrammista, kun tunnetaan betonia ympäröivän ilman lämpötila ja suhteellinen kosteus, betonin lämpötila sekä ilmavirran nopeus betonin ympärillä. Sisätiloissa virtausnopeudet ovat yleensä luokkaa 1m/s, joten tämän nomogrammin

11 11 käyttö suoraan lukuarvojen hakemiseen on epätarkkaa. Kuva antaa kuitenkin käsitystä siitä, miten olosuhteiden muuttuminen vaikuttaa betonin kuivumiseen. Kuva 2.1. Betonipinnalta haihtuneen nomogrammista. (Sisäilmayhdistys 2011) kosteuden määrää voidaan arvioida Suuret betonielementit sisältävät runsaasti kosteutta ja niiden kuivuminen vaatii aikaa. Rakenteilla olevan betonielementtisen kerrostalon sisäilmaa onkin syytä ryhtyä lämmittämään mahdollisimman pian. Lämpötilan nostaminen on tehokkain tapa nopeuttaa kuivumista. Suositeltavaksi lämpötilaksi kuivattamiseen esitetään yleensä vähintään +20 C. Lämmitettäessä on kuitenkin huomioitava, ettei betonia saa kuivattaa liian kuumassa ja liian nopeasti. Liian korkeassa lämpötilassa kuivatettaessa betoni usein halkeilee ja menettää lujuuttaan. Lisäksi on selvää, että työtehokkuus ja työn mielekkyys kärsivät, jos työskentelyolosuhteet ovat liian lämpimät. Lämmittäminen on mahdollista aloittaa, kun elementtejä on asennettuna niin, että rakennuksen vaippa on jo suhteellisen aukoton. Lämmittäminen voidaan aloittaa alemmissa kerroksissa jo ennen kuin ylempien kerrosten elementtien asennukseen on edes ryhdytty. Tämä rytmittää rakentamisen vaiheet kerroksittain ja alemmat kerrokset

12 12 etenevätkin usein ylempiä kerroksia edistyneemmissä vaiheissa. Rakenteen suhteellinen kosteus on hyvä mitata ensimmäisen kerran, kun vaippa on suljettu ja lämmittäminen aloitettu. Näin saadaan selville rakenteen lähtökosteus ja voidaan arvioida kuivattamiseen kuluvaa aikaa Energian käyttö Rakennuksen käytönaikaiseen energiankulutukseen on viime aikoina kiinnitetty hyvin paljon huomiota. Passiivitalojen ja jopa nollaenergiatalojen rakentaminen on yleistä. Vähemmälle huomiolle on jäänyt rakentamisen aikainen energiankulutus, joka kuitenkin muodostaa huomattavan osan jopa koko rakennushankkeen kustannuksista. Rakentamiseen käytetyn energian määrä vaihtelee runsaasti rakennuskohteen ja -olosuhteiden mukaan. Häkkinen (2005) arvioi rakentamisen ympäristö- ja elinkaarimittaristossa, että kerrostalotuotannon energiankulutus on noin 60 kwh/rm³. Rakennustietosäätiön ylläpitämän Ratu-kortiston ( ) mukaan asuinkerrostalo- ja liikerakennustyömaan keskimääräinen energiankulutus on noin 48 kwh/rm³. Laskentatapa, eli kuinka laajasti rakentamisen ympärillä tapahtuvaa energiankulutusta otetaan laskentaan mukaan, vaikuttaa ilmoitettaviin energiankulutuslukuihin. Esimerkiksi rakennusmateriaalien kuljettamiseen vaadittava energia lasketaan joksus mukaan, mutta toisinaan ei. Lähteisiin tutustuessa huomattiin, että energiankulutuslukuja ilmoitettaessa ei kerrota, mitä energiatarpeita on otettu mukaan laskentaan. Tämä vaikeuttaa lukujen arviointia ja vertailua. Rakennustyömaalla energiaa tarvitaan ja käytetään useissa eri paikoissa ja muodoissa. Energiaa tarvitaan muun muassa rakennuksen lämmittämiseen runko- ja sisätyövaiheessa, työkalujen käytössä, nosto- ja siirtokoneissa sekä sosiaalitilojen käytössä. Häkkinen (2005) laskee, että lämmittäminen kuluttaa rakentamiseen käytettävästä energiasta runkotyövaiheessa noin 18 prosenttia ja sisätyövaiheessa noin 50 prosenttia. Onkin energiatehokkuuden kannalta hyvin tärkeää, että lämmittämiseen ja kuivaamiseen käytettävä energia tulisi hyödynnettyä mahdollisimman tehokkaasti Kosteudenhallinta rakennustyömaalla Kokonaisuuden kannalta hyvin merkittävää on se, millaiset lähtökohdat kuivattamisella on, eli kuinka kosteita kuivatettavat kohteet ovat kuivattamisen alkaessa. Tärkeässä osassa on siis rakentamisen kosteudenhallinta ja siihen liittyvä kosteudenhallintasuunnitelma. Rakennustyömaan kosteudenhallinnan päätavoitteena on vähentää veden ja kosteuden aiheuttamaa haittaa rakentamiselle (Seppälä, 2008). Kosteudenhallintasuunnitelma koostuu muun muassa kosteusriskien kartoittamisesta, rakenteiden kuivamisaika-arvioista, työmaaolosuhteiden hallinnan suunnittelusta, kosteusmittaussuunnitelmasta sekä organisoinnin, seurannan ja valvonnan järjestämisestä (Merikallio, 1998).

13 13 Yksi kosteudenhallinnan tärkeimmistä tavoitteista on vähentää rakenteiden kuivatustarvetta. Teriö (2003) toteaa, että toimivalla kosteudenhallinnalla voidaan nopeuttaa rakentamista sekä saada aikaan suoria säästöjä esimerkiksi lämmitysenergiatarpeen vähenemisen kautta. Teriö (2003) luettelee saavutettaviksi hyödyiksi myös muun muassa työskentelyolosuhteiden paranemisen, kosteuden aiheuttamien muodonmuutosten vähenemisen sekä kerroksiin varastoitujen materiaalien pienemmän vaurioitumisriskin. Merikallion (1998) mukaan betonin kastuminen hidastaa kuivumista merkittävästi. Mitä myöhemmin betoniin pääsee ylimääräistä kosteutta, sitä hitaammin tämä kosteus betonista poistuu. Tämä selittyy sillä, että valuvaiheessa ja pian sen jälkeen betonin huokoset ovat jo täynnä eivätkä siis voi vastaanottaa enempää vettä. Veden ja betonin sisältämien mineraalien reagoidessa betonin huokoset supistuvat. Huokosten supistumisen seurauksena kosteuden poistuminen rakenteesta hidastuu. Huokoset eivät kuitenkaan supistu niin pieniksi, ettei vettä pääsisi imeytymään betoniin. Tästä aiheutuu, että esimerkiksi neljän viikon saderasitus voi pidentää paksun betonielementtisen välipohjan kuivumisaikaa jopa kahdellakymmenellä viikolla (Merikallio, 1998).

14 14 3. Tutkimusmenetelmät ja aineisto Toimiviin kuivattamismenetelmiin johtavien toimenpiteiden löytämiseen ja kehittämiseen käytettiin kahta erilaista menetelmää. Kirjallisuustutkimuksessa etsittiin jo olemassa olevaa tietoa kirjallisuuslähteitä hyväksi käyttäen. Tiedon etsimisessä käytettyyn kirjallisuuteen on tämän työn tekstissä viittaus. Tärkeä, lähemmäksi käytäntöä pääsevä osa tutkimuksen suorittamista oli Tampereen alueella Rakennustoimisto Pohjolan käynnissä oleville työmaille tehdyt työmaavierailut. Jokainen työmaa eteni eri vaiheissa. Osassa työmaista käynnissä oli vasta ensimmäisen kerroksen betonielementtien asentaminen. Toisilla työmailla oltiin jo viimeistelemässä miltei valmiita pintoja. Lisäksi projektin etenemistä voitiin seurata usean kuukauden kestäneen tutkimuksen aikana. Tämä oli hyödyllistä, sillä näin saatiin kokemusta kuivattamisen toteuttamisesta ja kosteuden aiheuttamista ongelmista rakennusprojektin eri vaiheissa. Rakennustyömailla oli myös mahdollista valokuvata ja työmailta kertynyttä kuvamateriaalia esitetään tässä kandidaatintyössä. Oleellinen osa työmaavierailujen antia oli siellä työskentelevien alan ammattilaisten tapaaminen ja kuuleminen. Ammattilaisia kuultiin muun muassa eteen tulleisiin ongelmiin liittyen. Myös parannusehdotuksia ja hyviksi todettuja toimintatapoja nousi esiin. Työmaavierailujen avulla oli mahdollista verrata teorioita ja ideoita siihen, mitä todellisuudessa tapahtui. Tämä tutkimus tehtiin osana projektia, jossa on tarkoitus laatia ja saattaa hyviä ohjeita käytäntöön. Siispä työmaavierailut ja tutustuminen asioihin työmailla oli erittäin hyödyllistä. Kuten edeltäjänsäkin, talvi oli harvinaisen runsasluminen ja kylmä. Talvella laskettiin yhtenäisen pakkasjakson pituudeksi Tampereella 54 vuorokautta ja talvella vuorokautta. (Ilmatieteen laitos 2011.) Tutkimuksen kannalta oli edullista, että olosuhteet olivat haastavat. Haastavissa olosuhteissa rakentamistapojen vaikutukset, sekä hyvät että huonot, tulivat paremmin ilmi. Erilaisten toimintatapojen välille syntyy haastavissa olosuhteissa selvät erot ja tulosten tulkitseminen on helpompaa. Tutkimukseen liittyen tehtiin rakennustyömaalla kaksi mittauskierrosta, joissa mitattiin ilmavirtausten nopeuksia ja suuntia rakennuksen eri aukoissa, esimerkiksi oviaukoissa ja ikkunoissa. Myös suhteellista kosteutta ja lämpötilaa mitattiin. Mittaamiseen käytettiin Testo monitoimimittaria ja sen eri mittapäitä. Mittauskierrosten tavoitteena oli selvittää, kuinka suuria tilavuusvirtoja ilmaa rakennuksen aukoista kulkee. Mittari oli uusi ja mittaaminen uudenlaista, joten tavoitteeksi voitiin laskea myös mittarin sujuvan käytön opettelu ja oikeiden mittaustapojen selvittäminen.

15 15 Kuva 3.1. Yksi rakennustyömaa, johon tehtiin työmaavierailuja. Kuva 3.2. Ilmavirran nopeuksia mitattiin erilaisista aukoista.

16 16 4. Tulokset ja niiden tarkastelu 4.1. Ilman kulkeutuminen rakennuksessa Yhtenä tutkimuksen tavoitteena oli tutkia ilman kulkeutumista rakennuksessa. Kiinnostuksen kohteena oli, miten ilmavirrat rakennuksessa kulkevat, ja missä kulkevat suurimmat ilmavirrat. Alla olevassa taulukossa 4.1 on mittaustulokset ensimmäiseltä kierrokselta alimpaan huoneistokerrokseen tulevista ulkoilmavirroista huhtikuun 7. päivänä aamulla klo 08:00-10:00. Ulkoilman suhteellinen kosteus oli tuolloin 94 prosenttia ja tuuli vaihteli välillä 1-2 m/s. Lämpötila ulkona oli +2 C. Rakennuksen vaippa oli suhteellisen tiivis kellarin ja kahden alimman asuinkerroksen osalta. Lämmitys oli juuri aloitettu väliaikaisin lämmittimin. Varsinaiset ikkunat ja ovet olivat vielä asentamatta. Taulukosta voidaan nähdä ilmavirtausnopeuksien olleen suhteellisen matalia, eli keskimäärin hieman alle 1 m/s. Suhteellisen kosteus on ollut hieman suositeltua viittäkymmentä prosenttia korkeampaa ja lämpötilat matalammat. Nämä selittyvät sillä, että lämmitys oli vasta aloitettu. Taulukko 4.1. Ilmavirtauslaskentaa ulkoilman kulkeutumisesta ensimmäiseen kerrokseen. Lukuarvoihin liittyy virhettä, mutta niistä saa käsitystä suuruusluokasta. Aukon koko Virtaustilavuus(m²) nopeus (m/s) virta (m³/h) mittauspaikka Tilapäisen parvekkeen oven alareuna Parvekeovi raollaan Aukko ikkunan muovituksessa Aukko päätyoven muovituksessa Läpimeno varaston seinässä Savusulun ovipielen aukko Savusulku, rako oven yläreunassa Savusulku, rako oven alareunassa Läpimeno pesuhuoneen seinässä Parvekeovi raollaan, alareuna Parvekeovi raollaan, alareuna Ikkuna, aukko muovituksessa 0,0160 0,0450 0,0050 0,1500 0,0201 0,2400 0,0575 0,0575 0,0201 0,0160 0,0160 0,0300 0,67 0,7 0,3 1 0,7 1,4 0,6 0,6 0,5 0,7 0,75 0,7 Yhteensä ulkoilmaa 1. kerrokseen (m³/h): 38,6 113,4 5,4 540,0 50,7 1209,6 124,2 124,2 36,2 40,3 43,2 75,6 RH (%) Lämpötila ( C) ,2 13,2 12, ,7 7,5 7,5 12,8 12,8 12, ,4 Taulukosta 4.2 nähdään ensimmäisen mittauskierroksen mittaustulokset siitä, kuinka paljon kellarista virtasi ilmaa alimpaan asuinkerrokseen. Tällä välillä ilma pääsi virtaamaan kellarin katon läpi ensimmäisen kerroksen käytävälle tehdyistä aukoista. Kuudesta kerrosten välisestä aukosta neljä oli pyöreitä, halkaisijaltaan 16 senttimetrisiä timanttiporattuja läpimenoja. Kaksi muuta aukkoa olivat hieman suurempia. Kuva 4.1 havainnollistaa porattuja läpimenoja sekä mittaustapaa. Kuvassa esiintyy myös

17 17 työmaamittauksissa käytetty Testo monitoimimittari sekä sen siipipyörällinen mittauspää, jolla mitattiin virtausnopeuksia. Taulukko 4.2. Ilmavirtauslaskentaa ilman kulkeutumisesta kellarista alimpaan asuinkerrokseen. Ilmavirtausnopeuksien voidaan nähdä olleen hyvin samansuuruiset. Aukon koko VirtaustilavuusLämpötila (m²) nopeus (m/s) virta (m³/h) RH (%) ( C) mittauspaikka Kellarin katto 1. kerroksen käytävä Kellarin katto 1. kerroksen käytävä Kellarin katto 1. kerroksen käytävä Kellarin katto 1. kerroksen käytävä Kellarin katto 1. kerroksen käytävä Kellarin katto 1. kerroksen käytävä 0,0201 0,0201 0,0201 0,0201 0,0610 0,0305 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 Ilmaa kellarista 1. kerrokseen (m³/h): 94,1 94,1 94,1 94,1 285,4 142, ,2 12,2 12,2 12,2 12,2 12,2 804,6 Kuva 4.1. Kuvassa timanttiporattu läpimeno 1. kerroksen käytävän lattiassa, mittauksissa käytetty Testo monitoimimittari sekä sen siipipyörällinen mittauspää virtausnopeuden mittaamiseen.

18 Ilmavirtaus rakennuksen suurissa aukoissa Toinen, mittauksiltaan hieman suppeampi mittauskierros tehtiin toukokuun 6. päivä klo 08:00 09:00. Tämä mittauskierros tehtiin samalle työmaalle kuin ensimmäinen mittauskierros. Nyt rakennuksen kahdessa alimmassa asuinkerroksessa olivat jo varsinaiset ikkunat ja ovet paikoillaan. Myös kaukolämmitys pattereissa oli osittain kytketty. Kolmanteen asuinkerrokseen oli asennettu elementit, mutta ikkunat vielä puuttuivat eikä patterilämmitys ollut käytössä. Tällä kertaa aurinko paistoi pilvettömältä taivaalta ja ulkolämpötila oli +5ºC. Tuuli oli vähäistä, mutta puuskittaista vaihdellen välillä 0,5-1,5 m/s. Ulkoilman suhteellinen kosteus oli 60 prosenttia. Kosteusprosentti on ulkoilmalle hyvin alhainen, mikä on tyypillistä keväiselle ajankohdalle. Tämän mittauskierroksen tarkoituksena ei ollut käydä tarkasti läpi kaikkia rakennuksen aukkoja. Sen sijaan tavoitteena oli saada käsitystä siitä, millaisia ilmavirtoja rakennuksen suurista aukoista, kuten portaikoista ja avonaisista ovista kulkee. Lisäksi oli edelleen tavoitteena löytää luotettavia mittaustapoja. Taulukossa 4.3 on esitettynä toisella mittauskierroksella saatuja ilmavirtauksien nopeuksia, aukkojen pinta-aloja sekä näistä laskettuja tilavuusvirtoja. On huomattavaa, että pinta-alaltaan suurista aukoista kulkee huomattavasti suuremmat ilmavirrat kuin pienistä. Tämä siitäkin huolimatta, että pienissä aukoissa ilman virtausnopeus on yleensä suurempi. Taulukkojen 4.1 ja 4.2 arvoihin verrattuna nämä suurten aukkojen ilmavirrat ovat aivan eri suuruusluokkaa. Tarkastellun rakennuksen tilavuudeksi laskettiin kuutiometriä. Taulukosta 4.3 voidaan nähdä, että ensimmäisen asuinkerroksen avoimesta ulko-ovesta virtaa ilmaa sisään lähes 7000 kuutiota tunnissa. Kuivalla kevätilmalla yhdellä avoimella ovella voidaan siis hoitaa merkittävä osa tarvittavasta ilmanvaihdosta. Suhteellisen kosteuden voidaan nähdä nyt laskeneen myös sisällä rakennuksessa hyvin alhaisiin arvoihin, mikä on otollista nopeaa kuivumista ajatellen. Taulukko 4.3. Tuloksia toiselta mittauskierrokselta, jossa keskityttiin suurten aukkojen ilmavirtojen selvittämiseen. mittauspaikka Avonainen ovi 1. asuinkerroksessa Käytävän pää 1. asuinkerroksessa Porraskuilu kerrosten 2 ja 3 välillä Avoinainen ikkuna-aukko, 3. kerros Aukon koko VirtaustilavuusLämpötila (m²) nopeus (m/s) virta (m³/h) RH (%) ( C) 1,8900 0,1250 3,3600 1,6800 1,0 1,9 0,6 0,

19 19 Suurten aukkojen, erityisesti portaikon ilman virtausnopeuksia mitattaessa on kiinnitettävä huomiota edustavan poikkileikkauksen ja mittauspaikan valintaan. Puuskittaisen tuulen huomattiin vaikuttavan mittaustuloksiin melko paljon myös rakennuksen sisällä eikä ainoastaan ulos johtavissa aukoissa. Lisäksi on huomattava, että siipipyörä kertoo vain ilmavirtauksen nopeuden, ei sen suuntaa. Ilmavirtauksen suuntaan on siis kiinnitettävä huomiota ja se on selvitettävä muilla tavoin. Siipipyörää on myös pidettävä arvioituun virtausnopeuden suuntaan nähden kohtisuorassa, jotta se antaisi oikeita arvoja virtausnopeudelle. Tilavuusvirtaa pintaalasta ja virtausnopeudesta laskettaessa oikean tuloksen saamiseksi tulisi saada selville keskimääräinen virtausnopeus aukossa. Lähes poikkeuksetta todettiin edustavan otoksen virtausnopeudesta löytyvän keskeltä aukkoa. Käyttämässämme mittarissa oli myös mahdollisuus keskiarvon mittaamiseen joko määrätyltä ajalta tai valituista mittauspisteistä. Kuvassa 4.2 suoritetaan toisen mittauskierroksen virtausnopeuden mittausta toisen ja kolmannen kerroksen välisessä porraskuilussa. Porraskuilun virtausnopeuden mittaamisessa on erityisen tärkeää ja haastavaakin valita edustava poikkileikkaus. Poikkileikkauksen on oltava selkeä ja helposti mitattavissa sekä kohtisuorassa suunnassa arvioituun virtausnopeuden suuntaan nähden. Tarkka poikkileikkauksen sijainti määräytyy tapauskohtaisesti, mutta oleellista on valita selkeä poikkileikkaus. Porraskuilun kaltaisten suurien aukkojen virtausnopeuksia mitattaessa on usein hyödyllistä käyttää mittarin keskiarvon laskevaa toimintoa.

20 20 Kuva 4.2. Ilmavirtausnopeuden mittausta porraskuilussa. Porraskuiluissa virtaa merkittävät ilmamäärät, ja on tärkeää valita edustavat mittauskohdat Tarvittava energia, kuivattamisaika ja ilmanvaihtokerroin Tilavuusvirtausmittaustemme kohteen, rakenteilla olevan betonikerrostalon tilavuustiedot ja betonimäärät laskettiin. Laskenta tehtiin, jotta saataisiin käsitystä ilman lämmitykseen, betonin sisältämän kuivatettavan veden ja kuivattamiseen kuluvan ajan sekä energian suuruusluokista. Kerrosten yhteenlasketuksi tilavuudeksi saatiin noin kuutiometriä. Tarkasteltavan rakennuksen alapohjassa, välipohjan ontelolaatoissa, huoneistojen välisissä sisäseinissä ja ulkoseinissä laskettiin olevan yhteensä noin 975 kuutiota sisäilmalla kuivatettavaa betonia. Tässä betonimäärässä summattiin olevan noin litraa kuivatettavissa olevaa vettä. Ilmanvaihtoa rakennustyömaalla tarvitaan kosteuden, rakennuspölyn, hiilidioksidin ja erilaisten höyryjen siirtämiseksi pois sisäilmasta. Tässä tarkastellaan ilmanvaihdon riittävyyttä nimenomaan kosteudenpoiston kannalta. Kuivumiseen kuluvaan aikaan vaikuttavat toki monet muutkin asiat, kuten aiemmin on todettu. Vaihdettavan ilman lämmittämiseen tarvittavan energian, kuivattamisajan ja

21 21 ilmanvaihtokertoimen selvittämiseksi erilaisissa tilanteissa käytettiin taulukkolaskentaohjelmaa. Ohjelmaan käyttäjä voi lähtötietoina syöttää rakennuksen tilavuuden, kuivatettavissa olevan kosteuden määrän, ilmanvaihtokertoimen sekä ulkoja sisäilman suhteelliset kosteudet ja lämpötilat. Ohjelma laskee tarvittavan kuivattamisajan sekä vaihdettavan ilman lämmittämiseen tarvittavan energian näiden tietojen avulla. Lisäksi ohjelma piirtää kaavion tarvittavasta kuivattamisajasta ilmanvaihtokertoimen funktiona. Alla on taulukoituna tulokset ilmanvaihdosta aiheutuvan ilman lämmityksen vaatimasta energiasta, tehosta ja ajasta. Laskennassa on käytetty ilman ominaislämpökapasiteettia vakiopaineessa 1,012 kj/kgk, ilman tiheyttä 1,225kg/m³ ja energian hintaa 0,1 euroa kilowattitunnilta. Taulukko 4.4 näyttää syötetyt lähtötiedot ja tulokset tapauksesta, jossa ulkoilman lämpötila on keskimäärin -9ºC ja suhteellinen kosteus 90 prosenttia. -9ºC oli tammi-helmikuun keskilämpötila Tampereella vuonna 2011 (Ilmatieteen laitos 2011). Sisäilmalle on syötetty lämpötilaksi +20ºC ja suhteelliseksi kosteudeksi 50 prosenttia, joita suositeltiin kirjallisuuskatsauksen perusteella hyvien kuivatusolosuhteiden raja-arvoiksi. Ilmanvaihtokertoimeksi on taulukon tuloksia laskettaessa syötetty 1. Ilmanvaihtokerroin 1 vaikuttaa riittävältä arvolta, kun ulkona on kylmää. Toisaalta ilmanvaihtokertoimella 1 ilmanvaihto ei kuluta liian paljon energiaa. Näissä olosuhteissa ja tällä ilmanvaihtokertoimella tarvittavaksi kuivattamisajaksi saatiin noin 36 päivää. Energiaa ilman lämmittämiseen tuona aikana kuluu 175 MWh, joka nykyisillä energiahinnoilla maksaa noin euroa. Taulukko 4.4. Tulokset tarvittavasta lämmitysenergiasta ja -tehosta sekä kuivattamisajasta. Ilman ominaisuuksiin on lähtöarvoiksi laitettu tyypilliset arvot talviaikaan.

22 22 Kuva 4.3. Tarvittava kuivattamisaika ilmanvaihtokertoimen funktiona talvisissa olosuhteissa. Toiseksi tapaukseksi otettiin ajanjakso, jolloin ulkoilman lämpötila on keskimäärin 2ºC ja suhteellinen kosteus 90 prosenttia. Tämä voisi kuvata syksyistä tilannetta, jolloin ulkoilma on usein melko kosteaa ja lämpötilat ovat nollan celsiusasteen tienoilla. Sisäilmalle on syötetty lämpötilaksi +15ºC ja suhteelliseksi kosteudeksi 60 prosenttia, eli nyt jäädään hieman hyvien kuivatusolosuhteiden tavoitelluista arvoista. Ilmanvaihtokertoimeksi on taulukon tuloksia laskettaessa syötetty tässäkin tapauksessa 1. Näissä olosuhteissa ja tällä ilmanvaihtokertoimella tarvittavaksi kuivattamisajaksi saatiin noin 87 päivää. Energiaa ilman lämmittämiseen tuona aikana kuluu 190 MWh, joka nykyisillä energiahinnoilla maksaa noin euroa. Ulkoilman suurempi ja poistuvan sisäilman pienempi kosteusmäärä aiheuttavat sen, että tarvittava kuivattamisaika on nyt paljon pidempi eli 87 päivää. Jos kuivattamisajaksi halutaan tässäkin tapauksessa 36 päivää, on ilmanvaihtokertoimen oltava noin 3,5. Ilmanvaihtoa onkin tällaisissa olosuhteissa huomattavasti lisättävä, jos halutaan edes lähelle samaa kuivattamisaikaa kuin talvella. Kuivattamisaikaa eri ilmanvaihtokertoimilla voi tarkastella kuvasta 4.4.

23 23 Taulukko 4.5. Tulokset tarvittavasta lämmitysenergiasta kuivattamisajasta olosuhteissa, jotka ovat tyypilliset syksyllä. ja -tehosta sekä Kuva 4.4. Tarvittava kuivattamisaika ilmanvaihtokertoimen funktiona syksyisissä olosuhteissa. Näissä molemmissa tapauksissa laskettiin vain kierrätettävän, kosteutta pois kuljettavan ilman lämmittämiseen kuluvaa energiaa. Myös kosteuden haihduttamisen vaatima energia on huomioitava. Lämpötilassa 20 C veden höyrystymislämpö on 2,454 MJ/kg (Mills 1999, 931). Ilman merkittäviä ylimääräisiä kosteusrasituksia, esimerkiksi putkivuotoja rakennuksen sisällä, rakennuksen betonin sisältämän veden haihduttamiseen tarvitaan siis noin 227 gigajoulea energiaa. Tämä vastaa esimerkiksi sähkön energiamäärässä noin 63 megawattituntia. Nykyisillä energiahinnoilla betonin sisältämän kosteuden haihduttaminen maksaa siis noin 6300 euroa. Nämä megawattitunti- ja euromäärät on lisättävä tarvittaviin energiamääriin ja kustannuksiin molemmissa aiemmin käsitellyissä tapauksissa, jos halutaan tarkastella

24 24 kokonaiskustannuksia. Joka tapauksessa rakenteiden kuivattamiseen tarvittavat energiamäärät ovat merkittäviä, ja rakennustyömailla onkin syytä kiinnittää erityistä huomiota energian käytön tehokkuuteen.

25 25 5. Johtopäätökset Aiemmin tässä työssä, ilmavirtausmittausten tuloksia käsitelleessä kappaleessa todettiin, että ilmavirtausnopeudet ovat suhteellisen samansuuruisia rakenteilla olevan betonikerrostalon eri aukoissa. Tämä siitäkin huolimatta, että aukkoja on hyvin eri kokoisia. Tästä seuraa se, että lähes poikkeuksetta suurissa aukoissa kulkee selvästi suurimmat tilavuusvirrat ilmaa. Esimerkiksi pyöreistä, halkaisijaltaan kuusitoista senttimetrisistä läpivienneistä kellarin ja ensimmäisen asuinkerroksen välillä laskettiin kulkevan tunnissa vajaa sata kuutiota ilmaa. Toisaalta sekä avonaisesta ovesta ensimmäisessä kerroksessa että porraskuilussa 2. ja 3. kerroksen välillä laskettiin virtaavan tunnissa noin seitsemän tuhatta kuutiota ilmaa. Näiden tulosten perusteella voidaankin suositella, että rakennustyömailla ilmanvaihtoa ja suojauksia suunniteltaessa keskityttäisiin nimenomaan suuriin aukkoihin. Suurten aukkojen, kuten kerrosten välisten portaikkojen, avoimien ovien ja parkkihalliin vievien ajoluiskien, kautta tapahtuu merkittävä osa rakennuksen ilmavirroista. Tämän vuoksi esimerkiksi talvella kannattaa juuri suuret aukot suojata hyvin, kun rakennuksen vaippa halutaan suhteellisen tiiviiksi ja sisäilma lämpimäksi rakenteiden kuivattamiseksi. Avoimesta oviaukosta kulkee runsaasti ilmaa, joten väliaikaisovien käyttö on ehdottomasti suositeltavaa. Neljännessä kappaleessa laskettiin sisään virtaavan ulkoilman lämmittämiseen tarvittavan energianmäärän olevan suuri, joten hyvillä suojauksilla saavutetaan myös merkittävää taloudellista etua. Esimerkiksi juuri väliaikaiset ovet saavat aikaan huomattavasti hankintahintaansa suuremmat säästöt. Lisäksi väliaikaisia ovia voidaan kierrättää uusiin kohteisiin. Merkittävä paikka on myös portaikon aukko ylimmästä kerroksesta ulos. Portaikkoa suojataan usein väliaikaisilla pressuilla. Myös portaikon aukon päälle voi suositella tehtäväksi väliaikaisen suojarakenteen muovituksen sijaan. Pressuja käytettäessä kannattaa varmistua siitä, että ne pysyvät paikoillaan. Usein pressut hieman irtoavat ja ilmaa pääsee vuotamaan huomattavia määriä. Väärin asennetun pressun päälle saattaa lisäksi kerääntyä lunta, vettä ja jäätä. Kuva 5.1 näyttää ongelman pressun päälle kerääntyneestä lumesta. Kellareissa on usein suuri aukko parkkihalliin kulkevalle ajoluiskalle. Kellaria talvella lämmitettäessä kannattaa harkita väliaikaisen seinän tekemistä aukon muovituksen sijaan. Kuvassa 5.2 näkyy, kuinka väliaikaiseen pressusuojaan saattaa tulla aukkoja eikä suojaus ole toimivaa.

26 26 Kuva 5.1. Pressujen käyttö suojauksessa on usein ongelmallista. Tässä pressun päälle on kerääntynyt jo huomattava määrä lunta. Kuva 5.2. Tässä lämmitettävänä olevaan kellariin johtavan ajoluiskan aukkoa yritetään peittää pressuilla. Väliaikaisen seinän rakentaminen olisi tehokkaampi tapa.

27 27 Työn neljännessä kappaleessa luvussa 4.3. Tarvittava energia, kuivattamisaika ja ilmanvaihtokerroin tarkasteltiin ilmanvaihdon ja kuivattamisajan välistä yhteyttä erilaisissa olosuhteissa. Talvella, kun ulkoilma on kuivaa ja kosteaa, kuivuminen on nopeaa mutta myös kallista, koska lämmitykseen kuluu paljon energiaa. Kun ulkona on lämpimämpää, voidaan ilmaa vaihtaa enemmän tuhlaamatta kuitenkaan liikaa energiaa. Tämä on myös tarpeellista, koska lämmin ulkoilma sisältää enemmän kosteutta kuin kylmä ulkoilma. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että lämpimällä kelillä voidaan, ja on syytäkin, tehostaa ilmanvaihtoa. Tämän työn toisessa kappaleessa Kuivattamisen lähtökohdat todettiin olevan tärkeää, että betonielementit suojataan hyvin kosteudelta. Lisäksi huomattiin, että betonin kastuminen saattaa viivästyttää elementtien kuivumista kymmenillä viikoilla. Onkin kuivumisen kannalta ehdottoman tärkeää, että kaikki betonin kanssa kosketuksiin pääsevä irtolumi ja -vesi poistettaisiin mahdollisimman nopeasti. Poistamiseen voidaan käyttää esimerkiksi lumikolaa tai vesi-imuria, joita tulisi aina olla työmiesten saatavilla rakennustyömaalla. Työn toisessa kappaleessa huomattiin myös, että ilmavirtaus kuivatettavan pinnan ympärillä vaikuttaa kosteuden haihtumiseen kuivatettavasta rakenteesta. Tämän vuoksi olisikin hyvä pitää kuivatettavat pinnat puhtaina hiekasta, roskista ja muusta rakennustyömaalla syntyvästä jätteestä. Ilmavirtaus pääsee puhtaan pinnan kanssa paremmin kosketuksiin kuin likaisen, ja kuivaminen on näin nopeampaa. Myös rakennusmateriaalien tarpeettoman pitkää varastointia kuivatettavien pintojen päällä tulee välttää. Kuva 5.3. Kuivatettavat pinnat tulisi pitää mahdollisimman puhtaina ja vapaina tavaroista, jotta kuivaminen olisi mahdollisimman tehokasta.

28 28 Lähteet Kirjallisuuslähteet Häkkinen, T Rakennus- ja kiinteistöalan ympäristö- ja elinkaarimittarit. Helsinki, Rakennusteollisuuden kustannus RTK. 74 s. Hämäläinen, J Talonrakentamisen ympäristömittareiden Diplomityö. Tampere, Tampereen Teknillinen Yliopisto. 85 s. kehittäminen, Merikallio T Kosteuden hallinta rakennustyömaalla, Betonirunkoratkaisu. Humittest Oy. Mills, A.F Basic Heat and Mass Transfer, Second Edition. Los Angeles, Prentice Hall. 1000s. Pentti, M Ulkoseinärakenteiden kosteustekninen suunnittelu. Tampere, Tampereen teknillinen korkeakoulu. 147 s. Ratu Rakenteiden lämmitys ja kuivatus, ohjetiedosto. Helsinki, Rakennustietosäätiö. 8 s. Teriö, O Betonivalmisosarakentamisen kosteudenhallinta. Tampere, VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka. 39 s. WWW-lähteet Ilmatieteen laitos Viitattu Georgia State University, HyperPhysics. Viitattu Seppälä, P Pohjoismaiset Rakennuspäivät Helsingissä Viitattu Sisäilmayhdistys Viitattu ku kuivaus_ja_puhdistus/rakenteiden_kuivaus/

29 29 Kestävä Kivitalo -ryhmä Viitattu